人marrow細胞的三維灌注培養(yǎng)和骨誘導移植物的產(chǎn)生

Abstract

三維 (3D) 培養(yǎng)系統(tǒng)對于研究細胞生理學和設(shè)計組織移植物至關(guān)重要。在這項研究中，我們描述了一種簡單而創(chuàng)新的基于生物反應(yīng)器的方法，可以直接在 3D 環(huán)境中播種、擴增和分化marrow基質(zhì)細胞 (BMSCs)，繞過傳統(tǒng)的單層過程（二維 [2D]）擴張。該系統(tǒng)基于通過多孔 3D 支架灌注marrow有核細胞，支持基質(zhì)樣組織的形成，進口組織工程軟骨實驗生物反應(yīng)器報價，其中 BMSC 可以與造血祖細胞共培養(yǎng)，其比例取決于特定的培養(yǎng)基補充劑。由此產(chǎn)生的工程構(gòu)建體，當異位植入裸鼠體內(nèi)時，產(chǎn)生的骨組織比裝載二維擴展 BMSCs 的支架更可重復(fù)、更均勻和更廣泛。因此，開發(fā)的系統(tǒng)可用作marrow的 3D 體外模型，以研究 BMSC 和造血細胞之間的相互作用，組織工程軟骨實驗生物反應(yīng)器報價，以及在再生醫(yī)學的背景下簡化骨誘導移植物的制造。

灌注和動態(tài)負荷對海藻酸鹽水凝膠中人新軟骨形成的影響組織工程軟骨實驗生物反應(yīng)器報價

已知單獨的動態(tài)加載和灌注培養(yǎng)環(huán)境可增強去分化關(guān)節(jié)軟骨細胞中軟骨細胞外基質(zhì) (ECM) 的產(chǎn)生。在這項研究中，我們探討了這些因素的組合是否會在使用嵌入 2% 藻酸鹽的成人關(guān)節(jié)軟骨細胞的自由腫脹 (FS) 條件下增強這些過程。每天將藻酸鹽構(gòu)建體放入生物反應(yīng)器中僅用于灌注（P）（100 μL/每分鐘）或灌注和動態(tài)壓縮負荷（PL）培養(yǎng)（20% 1 小時，0.5 Hz）。對照 FS 藻酸鹽凝膠保持在六孔靜態(tài)培養(yǎng)中。基因表達分析在地 7 天和地 14 天進行，而細胞活力、免疫染色和機械性能測試僅在地14 天進行。在地 7 天和地 14 天，與 FS 相比，兩種生物反應(yīng)器條件下的Col2a1 mRNA 表達水平顯著更高（至少三倍；p < 0.05）。對于所有基因研究，P 和 PL 處理之間沒有顯著差異。盡管 GAG/DNA和35S GAG 摻入研究表明在 FS 處理中 GAG 保留和合成更高。所有樣品中 II 型膠原蛋白沉積均較低，連接蛋白分布在 FS 條件下更分散，并且在兩種生物反應(yīng)器條件下，進口代理組織工程軟骨實驗生物反應(yīng)器報價，蛋白聚糖沉積位于藻酸鹽構(gòu)建體的外部區(qū)域，代理組織工程軟骨實驗生物反應(yīng)器報價，但在 FS 條件下更均勻。與 FS 相比，生物反應(yīng)器條件下的分解代謝基因表達（基質(zhì)金屬蛋白酶 3 [ MMP3 ] 和誘導型一氧化氮合酶 [ iNOS ]）高于 FS，盡管iNOS到地14 天，表達水平下降到比 FS 條件低約四倍。我們的數(shù)據(jù)表明，在生物反應(yīng)器中創(chuàng)建的條件增強了合成代謝和分解代謝反應(yīng)，類似于其他加載研究。單獨灌注就足以促進這種雙重反應(yīng)。與其他條件相比，PL 增加了聚集蛋白聚糖周圍細胞的沉積；然而，生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的總體低 GAG 保留可能是由于產(chǎn)生了灌注和分解代謝條件。需要Z佳條件，允許適當?shù)暮铣纱x和分解代謝過程用于積累 ECM 和組織重塑以促進新軟骨發(fā)育，特別是對人類而言。

三維軟骨細胞培養(yǎng)機械牽拉應(yīng)力加載刺激系統(tǒng)

TC-3是一個簡單的和多用途的細胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器設(shè)計各種樣品和組織，以提供機械刺激。： 水平和垂直方向排列的多個樣品浸泡和空氣 - 液體界面設(shè)置不同的培養(yǎng)形狀拉伸和壓縮軸向載荷 智能設(shè)計TC-3的生物反應(yīng)器，可以進行拉伸和壓縮機械刺激對培養(yǎng)基板。它已被設(shè)計同時考慮到細胞培養(yǎng)研究人員的需求，因此，只有張力刺激的功能的細胞培養(yǎng)是已經(jīng)被包含。 其中，可以用顯微鏡實時進行細胞培養(yǎng)觀測的技術(shù)，對于細胞狀況的評價是非常重要的。TC-3的培養(yǎng)艙，它重量輕，所有的接觸的部件可以在高壓滅菌條件下進行消毒。